基于物聯(lián)網(wǎng)的采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測及壽命管理系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、論文課題來源于山西省科技重大專項——“基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦重大生產(chǎn)裝備狀態(tài)監(jiān)測及全壽命周期管理系統(tǒng)的開發(fā)”（編號：20131101029）的子課題，是針對我國采煤機(jī)故障頻率高、運行可靠性低、狀態(tài)監(jiān)測功能不完善等問題提出的。采煤機(jī)是礦井綜采工作面重要的生產(chǎn)裝備，由于工作面生產(chǎn)環(huán)境惡劣，運行過程中經(jīng)常面對各種沖擊負(fù)荷，采煤機(jī)一旦發(fā)生故障將造成煤礦生產(chǎn)停止，這對采煤機(jī)運行的可靠性提出了非常高的要求。搖臂齒輪故障是采煤機(jī)故障的主要形式，占整機(jī)故障的

2、34.2％。本文深入分析了搖臂齒輪故障振動信號的產(chǎn)生和變化規(guī)律，研究了信號分析技術(shù)和智能診斷技術(shù)在搖臂齒輪故障中的應(yīng)用，研究結(jié)論可為搖臂齒輪的故障定位、故障診斷以及狀態(tài)檢修提供理論支撐。主要研究內(nèi)容如下：
　　深入分析了采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及常見故障形式，結(jié)合采煤機(jī)壽命管理的功能要求，制定了基于物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)的采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測及壽命管理系統(tǒng)的總體實施方案。根據(jù)監(jiān)測信息和機(jī)載監(jiān)控系統(tǒng)的特點，確定了數(shù)據(jù)的獲取方式和上位機(jī)的開發(fā)平臺，為系統(tǒng)的

3、實施奠定了理論基礎(chǔ)。
　　對搖臂齒輪振動信號產(chǎn)生機(jī)理及振動信號調(diào)制現(xiàn)象做了深入分析，考慮搖臂齒輪箱的結(jié)構(gòu)特點，分別建立了搖臂直齒輪和行星齒輪局部故障振動信號模型，通過理論推導(dǎo)得到了不同齒輪故障的振動信號頻譜特征。在MATLAB平臺中對模型進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗證了模型的正確性，為搖臂的齒輪故障定位提供了理論依據(jù)。
　　搖臂齒輪箱為多級齒輪傳動，針對測試數(shù)據(jù)小樣本和多參量的特點，提出了一種基于小波分解和支持向量機(jī)的搖臂齒輪

4、故障診斷方法，利用小波分析方法可準(zhǔn)確提取振動信號中的故障特征信息，支持向量機(jī)可實現(xiàn)不同故障的分類識別。對小波分解進(jìn)行了理論推導(dǎo)和仿真分析，為搖臂齒輪的故障識別奠定了理論基礎(chǔ)。
　　對山西菲利普斯煤礦機(jī)械修造有限公司帶有齒輪局部故障的搖臂進(jìn)行了加載實驗，對采集的振動信號進(jìn)行了頻譜分析，分析結(jié)果表明：本文所建立的齒輪故障模型能客觀準(zhǔn)確的反映搖臂齒輪故障狀態(tài)。分別對帶有斷齒、磨損、剝落以及點蝕齒輪故障的搖臂進(jìn)行加載實驗，提取了振動信號故